Die zunehmende Miniaturisierung mikroelektronischer Bauteile erfordert die Erforschung von fundamentalen Diffusionsprozessen und den damit einhergehenden Schädigungsmechanismen im technologisch relevanten Cu-Metallisierungs/TiN-Diffusionsbarriere-System. Die vorliegende Studie befasst sich daher mit der experimentellen und numerischen Untersuchung der Volumensdiffusion in einkristallinen TiN/Cu-Schichtsystemen, die mittels Magnetronkathodenzerstäubung auf MgO(001)-Substraten abgeschieden werden. Nach einer zwölfstündigen Glühbehandlung bei 1000 °C kann in diesen Schichtsystemen mit Hilfe von transmissionselektronenmikroskopischen und atomsondentomographischen Untersuchungen eine 7-12 nm tiefe Diffusionszone erkannt werden. Dichtefunktionaltheorie-Kalkulationen deuten auf einen stöichiometrieabhängigen atomaren Diffusionsmechanismus von Cu in einkristallinem TiN hin. Dabei diffundiert Cu für das experimentell ermittelte N/Ti-Verhältnis von 0.92 über das N-Subgitter. Diese Ergebnisse bilden die weitere Grundlage für eine vergleichende Studie von Cu Korngrenzendiffusion in dichten polykristallinen TiN-Schichten, die bei einer Substrattemperatur von 700 °C auf Si abgeschieden werden, sowie in porösen polykristallinen TiN-Barrieren, die ohne externe Substratbeheizung synthetisiert werden. Während die Cu Diffusion entlang verdichteter TiN-Korngrenzen nach einer einstündigen Glühbehandlung bei 900 °C auf ca. 30 nm begrenzt werden kann, übersteigt sie in porösen TiN-Korngrenzen 500 nm bereits nach einer Glühbehandlung bei 700 °C. In diesem Fall wird die Entstehung der Cu3Si Phase, die entlang der dicht gepackten Richtung in das Si-Substrat wächst, als vorwiegender Schädigungsmechanismus identifiziert. Um einerseits auf die Einschränkungen der Halbleiterindustrie auf Niedrigtemperaturprozesse einzugehen, aber andererseits von der verbesserten Effizienz dichter polykristalliner TiN-Barriereschichten zu profitieren, demonstriert diese Studie im Abschluss die Synthese dichter TiTaN-Schichten ohne externe Substratbeheizung auf Si. Dies wird mit einem reaktiven, hybriden DC /Hochleistungsimpulsmagnetronkathodenzerstäubungsprozess realisiert, in dem die Verdichtung des aufwachsenden Films durch die gepulste Bestrahlung der Oberfläche mit nur wenigen at.% an energetischen Ta-Ionen erzielt wird. Diese Barriereschichten verzögern den Beginn der Cu Korngrenzendiffusion bis zu Temperaturen von über 800 °C bei einer Stunde Glühzeit und können daher mit den bei 700 °C abgeschiedenen TiN-Barrieren konkurrieren.